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摘要：本发明提出一种确定高光谱激光雷达多通道回波波形类型的方法及系统，属于激光雷达技术领域。所述方法包括：步骤S1、对高光谱激光雷达的多个通道的原始回波波形进行预处理，所述预处理包括有效信息提取、时间同步校正和降噪滤波处理；步骤S2、基于单个偏正态分布模型，通过参数初始估计和参数最终优化对经预处理的回波波形进行拟合；步骤S3、统计拟合结果中的中心位置参数，根据所述中心位置参数确定所述经预处理的回波波形的类型。本发明能够精确识别出单目标回波波形和双目标回波波形，从单脉冲中检测出伪单脉冲。

主权项：1.一种确定高光谱激光雷达多通道回波波形类型的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、对高光谱激光雷达的多个通道的原始回波波形进行预处理，所述预处理包括有效信息提取、时间同步校正和降噪滤波处理；步骤S2、基于单个偏正态分布模型，通过参数初始估计和参数最终优化对经预处理的回波波形进行拟合；步骤S3、统计拟合结果中的中心位置参数，根据所述中心位置参数确定所述经预处理的回波波形的类型；其中，在所述步骤S1中，所述预处理中的有效信息提取为：从所述原始回波波形中剔除能量低于阈值的无效信息通道，保留能量不低于所述阈值的含有有效信息的光谱通道；具体包括：对于所述原始回波波形，剔除最大强度值低于阈值的通道，所述阈值为4mV；利用高斯正态分布函数对所有通道的发射波形进行拟合，拟合公式为： 其中，表示第j个通道下发射脉冲的波形数据作为时间t的函数，和分别表示第j个通道下所述发射脉冲的强度、中心时间和脉宽，n表示通道总数量；分别计算不同通道下所述发射脉冲的中心时间的均值脉宽的均值脉宽的标准差并计算拟合结果与实验数据之前的评价数据，包括RMSE、rRMSE、R2；其中： 其中，yj表示第j个通道下发射脉冲波形原始数据，表示发射脉冲波形原始数据的平均值，是第j个通道下所述发射脉冲的波形拟合精度评价数据；统计rRMSE和R2的均值rRMSEmean、R2mean，以及标准差rRMSEstd和R2std，取为第一阈值，rRMSEmean+rRMSEstd为第二阈值thrrRMSE，R2mean-R2std为第三阈值剔除不在第一阈值范围内的通道的回波波形数据，舍弃大于第二阈值thrrRMSE且小于第三阈值的通道的回波波形数据；其中，在所述步骤S1中，所述预处理中的时间同步校正具体包括：以所有通道发射脉冲中心时间的均值作为发射脉冲时间的起点，计算各个通道发射脉冲的中心时间与的差值，将整个通道的距离按照所述差值平移到相应的位置，其中： 其中，Δtj表示第j个通道的波形数据需要整体平移的时间，Δtj＜0表示发射脉冲中心时间在起点的左边，需要向右平移，Δtj＞0则反之需要向左平移；其中，在所述步骤S1中，所述预处理中的降噪滤波处理具体包括：基于SG滤波器，利用线性最小二乘法，通过多项式与相邻点的卷积来实现平滑，从而对所述原始回波波形进行降噪，所述SG滤波器的窗口大小为发射波形半峰全宽，多项式次数设置为2；其中，在所述步骤S2中：利用所述单个偏正态分布模型表征多通道回波波形，所述单个偏正态分布模型表征为： 其中，λj表示第j个通道对应的激光波长，表示测量信号的实际值，表示拟合的估计值，表示波形分量的峰值强度，和表示相应的半峰全宽和峰值位置，表示模型偏正态系数，erf表示误差函数；在所述参数初始估计中，取波形数据中的最大值及其位置作为初始强度和中心位置参数，通过计算峰值位置左右两侧的半峰值点距离作为回波波形半峰全宽的距离；其中： 其中，表示第j个通道中原始回波波形数据中的最大值，表示最大值对应的时间，和分别代表左右的半峰值位置，偏振态系数初始设置为1；在所述参数最终优化中，将发射脉冲脉宽设置为回波波形脉宽参数的最小值，偏振态系数优化范围设置在[0,2]之间，通过进行TR优化，获取最终相应的波形分量参数；其中，在所述步骤S3中，统计所述拟合结果中的中心位置参数具体包括：对所有通道的回波波形进行拟合后，选取所有通道拟合结果中的中心位置参数，分别计算其平均值与标准差并设置判断阈值thrupper和thrlower，其中： 其中，nchannels表示拟合通道数，si表示第i个拟合通道的中心位置参数；其中，在所述步骤S3中，确定所述经预处理的回波波形的类型具体包括，统计所有中心位置超过阈值thrupper和thrlower的通道波长，对于由两个目标回波叠加形成的伪单脉冲，其中心位置分布规律呈现聚集性或非对称性；其中：通道波长对应的中心位置均超过阈值thrupper或thrlower，且中心位置分布呈现出聚集性，则该回波波形为伪单脉冲；超过阈值一侧的中心位置数量多于另一侧达1.5倍以上，且中心位置分布呈现非对称性，则该回波波形为伪单脉冲；否则，则该回波波形为单目标回波波形。

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百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 确定高光谱激光雷达多通道回波波形类型的方法及系统